平行流鋁管連續(xù)擠壓金屬流動(dòng)數(shù)值模擬

為滿足生產(chǎn)中對(duì)異種金屬管材連接的需要,基于塑性流動(dòng)原理,提出了一種新的異種金屬管連接技術(shù)——復(fù)合塑性流動(dòng)連接。運(yùn)用deform-3d軟件對(duì)鋁合金ly12和紫銅t2管材的連接建立了連接區(qū)的金屬塑性流動(dòng)模型并進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了連接時(shí)的金屬流動(dòng)規(guī)律。結(jié)果表明:在連接過(guò)程中,旋壓頭及動(dòng)態(tài)模具的聯(lián)合作用對(duì)連接區(qū)域的金屬塑性流動(dòng)起關(guān)鍵作用,且其流動(dòng)規(guī)律受聯(lián)合作用的控制。

基于感應(yīng)電磁場(chǎng)方程發(fā)展了低磁雷諾數(shù)條件下充分發(fā)展液態(tài)金屬管道流的數(shù)值模擬程序。為了校正程序,分別計(jì)算了兩種工況:液態(tài)金屬在全絕緣管道和部分絕緣管道中的流動(dòng),數(shù)值結(jié)果與hunt和shercliff的解析解吻合的很好,表明該程序具有很高的精度。最后利用發(fā)展的程序?qū)σ簯B(tài)金屬鈉鉀合金在管壁材料為304不銹鋼的全導(dǎo)電管道中的流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,并對(duì)流速分布和mhd壓降結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較,結(jié)果表明數(shù)值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。

為滿足南水北調(diào)東線工程對(duì)大量?jī)?yōu)秀的高比轉(zhuǎn)速軸流泵的需求,采用不同于傳統(tǒng)升力法和圓弧法的流線法設(shè)計(jì)了系列軸流泵水力模型,提出了從輪緣到輪轂線性修正的葉輪葉片環(huán)量分布規(guī)律,沖角按輪轂到輪緣增加的方式選擇,取值范圍為0°~3°,比轉(zhuǎn)速越大,沖角取值越小.采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε紊流模型和simplec算法計(jì)算了軸流泵水力模型三維定常流場(chǎng),數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,數(shù)值模擬的性能曲線與同臺(tái)測(cè)試的性能曲線基本吻合,葉輪輪緣的參數(shù)是水力模型高效率的關(guān)鍵,該系列模型實(shí)現(xiàn)了更高的效率和更寬的高效區(qū)特性,在南水北調(diào)東線一期工程4座泵站中得到應(yīng)用。

通過(guò)建立銅管材連續(xù)擠壓數(shù)值模擬模型,提出了銅管材連續(xù)擠壓過(guò)程中的問(wèn)題解決方案,分析了不同工藝參數(shù)對(duì)銅管材連續(xù)擠壓過(guò)程的影響,為進(jìn)一步進(jìn)行銅管材的連續(xù)擠壓實(shí)驗(yàn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

應(yīng)用cfd通用軟件fluent模擬了py140型搖臂式噴頭的內(nèi)流道在安裝兩種常用穩(wěn)流器和不安裝穩(wěn)流器情況下的三維黏性流場(chǎng),分析了三種穩(wěn)流器情況下噴頭流量、內(nèi)流道靜壓力分布以及出口斷面平均湍動(dòng)能隨進(jìn)口工作壓力的變化規(guī)律,并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果表明不同進(jìn)口工作壓力下噴頭流量的計(jì)算值要高于實(shí)測(cè)值約11%,但兩者的變化趨勢(shì)非常一致。噴頭安裝穩(wěn)流器有助于消除內(nèi)流道中的渦流和橫向流,降低噴頭出口湍動(dòng)能值,但在一定程度會(huì)增加內(nèi)流道阻力損失,影響噴頭的過(guò)流能力。此外,常用的90°出口擴(kuò)散角的圓錐形噴嘴容易在噴嘴出口附近產(chǎn)生逆流。數(shù)值模擬和試驗(yàn)表明,減少噴嘴出口擴(kuò)散角可改善噴嘴出口流態(tài),提高噴頭流量。

重點(diǎn)分析比較了不同通道內(nèi)部流動(dòng)的差別。計(jì)算結(jié)果表明:葉輪出口與非對(duì)稱蝸殼的相互影響是使葉輪通道內(nèi)部二次流動(dòng)異常復(fù)雜的原因,也是導(dǎo)致風(fēng)機(jī)效率下降的主要原因。

為了防止和消除雙向流道泵裝置進(jìn)水流道內(nèi)的漩渦和渦帶,確保水泵機(jī)組的安全運(yùn)行,在雙向進(jìn)水流道底部泵進(jìn)口下方加設(shè)曲線導(dǎo)流墩。通過(guò)cfd軟件對(duì)設(shè)導(dǎo)流墩的雙向流道泵裝置內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬,獲得泵裝置內(nèi)部的三維流動(dòng)速度場(chǎng),并預(yù)測(cè)了泵裝置的性能。結(jié)合模型泵裝置試驗(yàn)的內(nèi)外特性,著重研究了雙向進(jìn)水流道的出口流速分布及其對(duì)泵裝置性能的影響。計(jì)算結(jié)果表明加設(shè)導(dǎo)流墩的雙向進(jìn)水流道出口斷面流速分布較為均勻,流速均勻度達(dá)到93%,滿足水泵運(yùn)行的需要;裝置性能良好,最優(yōu)工況點(diǎn)的裝置效率為68.89%。模型試驗(yàn)觀測(cè)顯示導(dǎo)流墩的設(shè)置有效地防止水泵進(jìn)口下方渦帶的產(chǎn)生,在各種試驗(yàn)工況下進(jìn)水流道內(nèi)均未發(fā)現(xiàn)渦帶,水泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)無(wú)振動(dòng),可保證機(jī)組安全可靠運(yùn)行。比較進(jìn)水流道出口流速分布的計(jì)算結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果,二者在總體結(jié)構(gòu)上相近,數(shù)值模擬對(duì)泵裝置性能預(yù)測(cè)結(jié)果在最優(yōu)工況點(diǎn)與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。

采用擠壓工藝生產(chǎn)的輪輞可以極大地提高綜合力學(xué)性能,可以滿足重型車輛用鋁合金輪輞的需求。通過(guò)數(shù)值模擬,結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究了在溫?zé)釘D壓成形鋁合金輪輞時(shí)凸模和凹模直徑比對(duì)金屬流動(dòng)的影響,并且分析了直徑比分別為2、1.67、1.43、1.25、1.11時(shí)的金屬流動(dòng)情況,得到最佳的直徑比區(qū)間(1.25～1.43),為實(shí)際生產(chǎn)提供依據(jù)。

型材擠壓過(guò)程金屬變形流動(dòng)的有限元仿真

多元平行流冷凝器傳熱與流動(dòng)性能模擬研究——采用分布參數(shù)法對(duì)平行流冷凝器建立了數(shù)學(xué)模型，對(duì)目前廣泛使用的制冷劑r134a和替代制冷劑r404a以及r410a在平行流冷凝器中的傳熱和流動(dòng)性能進(jìn)行了模擬計(jì)算和分析比較

本文應(yīng)用三維有限體積法和simpe—c算法,對(duì)古田溪水電廠尾水管和下游尾水洞進(jìn)行了數(shù)值模擬。應(yīng)用固液兩相流理論,推導(dǎo)了具有不規(guī)則邊界時(shí)的控制方程。在規(guī)劃的矩形網(wǎng)格中,采用通度系數(shù)法處理計(jì)算區(qū)域的不規(guī)則邊界問(wèn)題。計(jì)算結(jié)果給出了尾水管出口處的流動(dòng)規(guī)律,為古田溪電廠的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)提供了依據(jù)。

利用計(jì)算流體力學(xué)軟件fluent,采用數(shù)值模擬方法究了幅值不同的兩種波紋管傳熱狀況,發(fā)現(xiàn)幅值為4mm的波紋管的傳熱狀況優(yōu)于幅值3mm波紋管的傳熱狀況,這是由前者管內(nèi)湍流強(qiáng)度高于后者所致。同時(shí),回歸了兩波紋管的換熱準(zhǔn)則方程,為波紋管的校核計(jì)算及工程應(yīng)用提供依據(jù)。

本文應(yīng)用三維有限體積法和ｓｉｍｐｌｅ－ｃ算法，對(duì)古田溪水電廠尾水管和下游尾水洞進(jìn)行了數(shù)值模擬。應(yīng)用固液兩相流理論，推導(dǎo)了具有不規(guī)則邊界時(shí)的控制方程。在規(guī)劃的矩形網(wǎng)格中，采用通度系數(shù)法處理計(jì)算區(qū)域的不規(guī)則邊界問(wèn)題。計(jì)算結(jié)果給出了尾水管出口處的流動(dòng)規(guī)律，為古田溪電廠的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)提供了依據(jù)。

通過(guò)自定義函數(shù)和數(shù)值模擬方法研究泡沫流體在連續(xù)管中流動(dòng)的壓降,并且對(duì)比了計(jì)算結(jié)果與模擬結(jié)果。對(duì)于泡沫在直管段內(nèi)流動(dòng),由于考慮了加速壓降和真實(shí)速度剖面的影響,模擬壓降比計(jì)算壓降大。對(duì)于泡沫在螺旋管段內(nèi)流動(dòng):由于泡沫具有壓縮性,其物性隨壓力變化,所以當(dāng)出口壓力不同時(shí),同一位置處速度剖面和密度剖面不同;由于離心力的作用,速度剖面不對(duì)稱;出口壓力、注氣流量和曲率對(duì)壓降影響比較明顯。對(duì)連續(xù)管泡沫鉆井進(jìn)行水力參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí),盡可能地提高注入壓力,可減少泡沫在螺旋管段流動(dòng)的壓降。

連鑄連軋工藝生產(chǎn)的鋁盤條作為連續(xù)擠壓的原料對(duì)連續(xù)擠壓工藝中產(chǎn)生的諸多產(chǎn)品質(zhì)量缺陷有直接影響。為此，要應(yīng)用過(guò)濾工藝，改進(jìn)潤(rùn)滑工藝等措施，提高鋁盤條的質(zhì)量．

應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)κ-ε雙方程模型與低雷諾數(shù)jones-laundeκ-ε模型分別對(duì)3種具有不同母線配置的鋁電解槽中的鋁液流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,并與工業(yè)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了比較,標(biāo)準(zhǔn)κ-ε方程模型略優(yōu)。對(duì)雷諾數(shù)、湍流雷諾數(shù)以及哈特曼準(zhǔn)數(shù)的定量計(jì)算結(jié)果表明,哈特曼準(zhǔn)數(shù)較好地表征了電磁力對(duì)鋁液湍流運(yùn)動(dòng)的抑制作用。

離心式葉輪機(jī)械的葉輪通道內(nèi)的流體流動(dòng)受到旋轉(zhuǎn)效應(yīng)與曲率影響而產(chǎn)生強(qiáng)烈的二次流現(xiàn)象。二次流是葉輪通道內(nèi)流動(dòng)損失的一個(gè)原因,對(duì)離心葉輪機(jī)械的性能產(chǎn)生不利的影響。應(yīng)用開源cfd軟件openfoam對(duì)旋轉(zhuǎn)情況下的90°彎曲通道內(nèi)的不可壓縮流體流場(chǎng)進(jìn)行三維黏性數(shù)值模擬。研究了彎曲通道在不同轉(zhuǎn)速下哥氏力與離心力共同作用對(duì)主流速度、二次流及壓力特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明:與靜止通道相比,旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的哥氏力在彎曲管段形成不對(duì)稱的二次流,使通道內(nèi)渦結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜;甚至在較高轉(zhuǎn)速下二次流方向發(fā)生反向。

針對(duì)xyz-125g型稀油站所廣泛使用的j41h截止閥工作狀態(tài)下流場(chǎng)特點(diǎn),采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(cfd)的方法對(duì)截止閥的流動(dòng)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)值計(jì)算。詳細(xì)模擬出截止閥閥盤開啟和閉合過(guò)程中閥體內(nèi)部的速度、壓力分布和壓頭損失。cfd模擬閥體壓頭損失值和利用理論計(jì)算的閥體壓頭損失值吻合較好,閥門的開啟或閉合,水泵的突然停車等原因,使流速發(fā)生突然變化,同時(shí)產(chǎn)生壓強(qiáng)的大幅度波動(dòng)現(xiàn)象。通過(guò)cfd技術(shù)在模擬截止閥啟閉過(guò)程中動(dòng)態(tài)流動(dòng)狀況的應(yīng)用,能夠確定流體通過(guò)閥道時(shí)所產(chǎn)生的漩渦、水錘和死水區(qū)等水流狀況,為液壓沖擊的預(yù)測(cè)與防范及閥道結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論依據(jù)。

根據(jù)包鋼薄板廠熱鍍鋅鍋的結(jié)構(gòu)和操作工藝參數(shù),采用fluent軟件,建立了熱鍍鋅鍋的三維模型,在不考慮鋅鍋鍋壁與鍋底的厚度和爐鼻以及氣刀對(duì)鋅液流動(dòng)影響的情況下,對(duì)熱鍍鋅鍋內(nèi)鋅液的流動(dòng)進(jìn)行了計(jì)算。模擬結(jié)果表明:鋼帶拉速是鋅液運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)力,宏觀上鋅液的速度正比于鋼帶拉速;鋼帶寬度影響著鋅鍋內(nèi)漩渦的大小和位置,進(jìn)而影響著鋅液的整體流動(dòng)狀態(tài);感應(yīng)加熱器的功率變化只對(duì)其附近區(qū)域鋅液的流動(dòng)有影響。

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,針對(duì)大口徑蝶閥,運(yùn)用商用流體計(jì)算軟件fluent,對(duì)其不同開度情況下的流場(chǎng)形式進(jìn)行了三維數(shù)值模擬分析。特別是根據(jù)分析結(jié)果對(duì)大口徑蝶閥結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。分析表明,改進(jìn)后的蝶閥性能明顯提高,流阻系數(shù)明顯降低,對(duì)閥門優(yōu)化設(shè)計(jì)有著積極的借鑒作用。

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,針對(duì)大口徑蝶閥,運(yùn)用商用流體計(jì)算軟件fluent,對(duì)其不同開度情況下的流場(chǎng)形式進(jìn)行了三維數(shù)值模擬分析。特別是根據(jù)分析結(jié)果對(duì)大口徑蝶閥結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。進(jìn)一步分析表明,改進(jìn)后的蝶閥性能明顯提高,流阻系數(shù)明顯降低。對(duì)今后的閥門優(yōu)化設(shè)計(jì)有積極的借鑒作用。

利用phoenics數(shù)值模擬軟件,分析不同質(zhì)量濃度、不同流量、不同工作介質(zhì)的螺旋分離器螺旋流流場(chǎng)分布、壓力場(chǎng)分布。結(jié)果表明:在螺旋分離器螺旋流中,其切向速度占速度優(yōu)勢(shì);隨著流量、聚合物濃度的增加,壓力下降速度也增大;在螺旋分離器內(nèi)部壓力變化并不均勻。該結(jié)果可為分離器內(nèi)部的螺旋流動(dòng)的進(jìn)一步研究與應(yīng)用提供參考。